(57)【要約】【課題】ＰＴＣ抵抗発熱体を用いながら長手方向により均一な温度分布を有するヒータを実現する。【解決手段】セラミック製の長尺状基板１１上に形成された電極１２，１３からそれぞれ基板１１の長手方向に配線パタン１４，１５を形成する。配線パタン１４，１５にはそれぞれ基板１１の長手方向に沿ってＰＴＣ抵抗発熱体１６，１７の一端を接続する。発熱抵抗体１６の他端は配線パタン１４，１５同材料で同時に形成された基板１１の長手方向に延びる配線パタン１８に接続する。発熱抵抗体１７の他端は配線パタン１４，１５同材料で同時に形成された基板１１の長手方向に延びる配線パタン１９に接続する。配線パタン１８，１９は電極１２，１３から離れた位置の結合部２０で電気的に接続する。これにより、抵抗発熱体１６，１７の特定箇所に異常があっても幅が大きいことから発熱への影響を極力抑え、均一な温度分布を得ることが可能となる。【選択図】図１
2006012443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱・絶縁性材料で形成される長尺平板状の絶縁性基板と、
前記基板面上の長手方向に所定の間隔を置いて形成された正の温度係数を有する第１および第２の抵抗発熱体と、
前記第１の抵抗発熱体の長手方向の一端と電力が供給される第１の電極に接続するとともに他端を開放し、前記基板上に形成された第１の配線パタンと、
前記第２の抵抗発熱体の長手方向の一端と電力が供給される第２の電極に接続するとともに他端を開放し、前記基板上に形成された第２の配線パタンと、
前記第１の抵抗発熱体の長手方向の他端に接続して前記基板上に形成した第３の配線パタンと、
前記第２の抵抗発熱体の長手方向の他端に接続して前記基板上に形成した第４の配線パタンと、を具備し、
前記第３および第４の配線パタンを所望箇所で接続したことを特徴とするヒータ。
【請求項２】
加熱ローラと、
前記加熱ローラに対向配置された抵抗発熱体が圧接された請求項１記載のヒータと、
前記ヒータと前記加圧ローラとの間を移動可能に設けられた定着フィルムとを具備したことを特徴とする加熱装置。
【請求項３】
媒体に形成された静電潜像にトナーを付着させてこのトナーを用紙に転写して所定の画像を形成する手段と、
画像を形成した用紙を加圧ローラにより定着フィルムを介して定着ヒータに圧接しながら通過させることによってトナーを定着するようにした請求項２記載の定着装置とを具備したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、情報機器、家電製品や製造設備等に用いられる薄型の面状セラミックヒータ、このヒータを実装したプリンタ、複写機、ファクシミリ等の加熱装置、この加熱装置を用いた画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のセラミック等の絶縁基板を用いたヒータは、長尺状絶縁基板の長手方向両側に沿って形成された電極間に、正の温度係数（ＰＴＣ：Positive Temperature Coefficient）を有する抵抗発熱体を形成し、抵抗発熱体の異なる領域による温度変化を少なくするために、絶縁基板の長手方向両側に形成された電極の異なる一端から電力を供給している。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開平７−９４２６０号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１の技術は、抵抗発熱体にかかる電力供給を同条件とすることで、異なる場所での温度変化を少なくしている。しかし、一般的にキューリ点を持つＰＴＣ材料は、プリンタ等のトナー定着用加熱体としては抵抗値が高すぎてヒータ材として用いることができない、という問題がある。
【０００４】
この発明の目的は、ＰＴＣの抵抗発熱体が発する熱を長手方向により均一な温度分布が得られるヒータ、このヒータを用いた加熱装置、この加熱装置を用いた画像処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題を解決するために、この発明のヒータは、耐熱・絶縁性材料で形成される長尺平板状の絶縁性基板と、前記基板面上の長手方向に所定の間隔を置いて形成された正の温度係数を有する第１および第２の抵抗発熱体と、前記第１の抵抗発熱体の長手方向の一端と電力が供給される第１の電極に接続するとともに他端を開放し、前記基板上に形成された第１の配線パタンと、前記第２の抵抗発熱体の長手方向の一端と電力が供給される第２の電極に接続するとともに他端を開放し、前記基板上に形成された第２の配線パタンと、前記第１の抵抗発熱体の長手方向の他端に接続して前記基板上に形成した第３の配線パタンと、前記第２の抵抗発熱体の長手方向の他端に接続して前記基板上に形成した第４の配線パタンと、を具備し、前記第３および第４の配線パタンを所望箇所で接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、ＰＴＣ抵抗発熱体を用いながら長手方向により均一な温度分布を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００８】
図１は、この発明のヒータに関する第１の実施例について説明するための正面図、図２は図１のｘ−ｘ’断面図である。  
図１において、１１は厚み０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミック、ガラスセラミックまたは耐熱複合材料で形成された平板状の絶縁性基板である。１２，１３はそれぞれ銀（Ａｇ）系等を主体とする良導電体膜を基板１１の両端に固着して形成された給電用の電極である。１４は電極１２から基板１１の長手方向に沿って延びた配線パタン、１５は電極１３から基板１１の長手方向に沿って配線パタン１４と間隔をおいて延びた配線パタンである。１６，１７は、主にＢａＴｉＯ３に希土類金属酸化物を加えたＰＴＣの発熱体ペーストを基板１１の長手方向に所定の間隔で印刷し、その後焼成して形成した抵抗発熱体である。
【０００９】
抵抗発熱体１６の一端は、配線パタン１４と一部が多層された状態で配線パタン１４に、抵抗発熱体１７の一端は、配線パタン１５と一部が多層された状態で配線パタン１５に沿ってそれぞれ基板１１上にそれぞれ形成されている。抵抗発熱体１６の他端は例えば配線パタン１４，１５と同材料と工程で形成された配線パタン１８と、抵抗発熱体１７の他端は配線パタン１９とそれぞれ一部が多層された状態で基板１１上に形成される。配線パタン１８，１９は、抵抗発熱体１６，１７の解放端付近の結合部２０より基板１１上で結合される。
【００１０】
２１は、図１のｘ−ｘ’断面の図２にも示すように、電極１２，１３および絶縁基板１１の一部を除く、発熱体パタン１６，１７、配線パタン１５１〜１５５を含む絶縁基板１１を覆うように形成されたガラス層厚が２０μｍ〜１００μｍ程度で熱伝導率が例えば２Ｗ／ｍ・Ｋ以上のガラス質のオーバーコート層で、これらで板状のセラミックヒータ１００を構成している。なお、オーバーコート層２１の厚みに関しては、選定する材料の伝熱特性や装置内での耐久性等を考慮して決めるものであり、特に定義されるものではない。
【００１１】
このように、抵抗発熱体１６，１７は基板１１の長手方向に２本形成されるとともに、電極１２，１３に対して直列接続されている。電極１２，１３に電力が供給されると、配線パタン１４，１８間の抵抗発熱体１６、配線パタン１５，１９間の抵抗発熱体１７にそれぞれ電流が流れ、抵抗発熱体１６，１７が発熱される。基板１１の長手方向に幅広の抵抗発熱体１６，１７は、間隔の狭い対応の配線パタン１４と１８および１５，１９間にそれぞれ配置されていることから、抵抗発熱体１６，１７の特定箇所に異常があっても幅が大きいことから発熱への影響を極力抑え、均一な温度分布を得ることが可能となる。また、間隔の狭い対応の配線パタン間の抵抗発熱体が配置されていることから、素早い温度の立ち上がりを得ることができる。
【００１２】
また、抵抗発熱体１６，１７は、正の温度係数を有していることから、被加熱体が当たらない個所では温度が上昇しようとするが、これに伴ない抵抗値も上昇することから温度の上昇を抑え温度分布の均一化を図ることができる。
【００１３】
上記した構成のヒータ１００は、加熱装置に組み込まれ、例えば図３に示す回路構成により通電され発熱温度が調整される。すなわち、商用電源３１を温度制御回路３２の制御端子に接続されたソリッドステートリレー３３を介してヒータ１００の電極１２，１３に通電されると、直列接続された抵抗発熱体１６，１７に電流が流れて発熱する。抵抗発熱体１６，１７の発熱により絶縁基板１１も温度上昇する。この熱は、絶縁基板１１の裏面側に取着されたサーミスタ３４の感温部に伝わり、感温部の抵抗値を変化させる。サーミスタ３４の抵抗値の変化を、図１の絶縁基板１１の裏面側に形成された配線導体を介して出力させ、これを温度制御回路３２に入力して設定温度にあるか否かを判定する。温度が設定温度より低い場合はソリッドステートリレー３３にオン信号を出力し、設定温度より高い場合はソリッドステートリレー３３にオフ信号を出力する。
【００１４】
このように、抵抗発熱体１６，１７に加える電力を制御することによって、抵抗発熱体１６，１７を温度調整する。なお、温度制御回路３２はソリッドステートリレー３３のオン・オフ制御について述べたが、他にパルス幅変調制御方式等による温度調整でも構わない。
【００１５】
そして、ヒータ１００は電極１２，１３に電力が供給されると抵抗発熱体１６，１７に電流が流れ、抵抗発熱体１６，１７は長手方向にほぼ均一の発熱温度分布を呈する。この実施例では、例えば抵抗発熱体１６，１７の抵抗値を２５Ωとし、１００Ｖの電圧印加により４Ａの電流が流れ、４００Ｗの発熱量となる。
【００１６】
通常は、上述したように絶縁基板１１の裏面側に設けたサーミスタ３４がヒータ１００の温度を検出して温度制御回路３２を通じてソリッドステートリレー３３をオン・オフ制御し所定の温度に制御している。
【００１７】
次に、図４を参照し、上記したヒータの実施例を定着装置２００に実装した場合の、この発明の加熱装置の一実施例について説明する。図中ヒータ１００部分は、図１、図２と同じであり、同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００１８】
図４において、２０１は回転軸２０２で回転自在に回転される加圧ローラで、その表面に耐熱性弾性材料たとえばシリコーンゴム層２０３が嵌合してある。加圧ローラ２０１の回転軸２０２と対向してヒータ１００が並置して図示しない基台内に取り付けられている。
【００１９】
ヒータ１００の周囲にはポリイミド樹脂等の耐熱性のシートからなるエンドレスのロール状の定着フィルム２０４が循環自在に巻装されており、抵抗発熱体１６，１７を介した絶縁基板１１真上のオーバーコート層２１の表面は、この定着フィルム２０４を介して加圧ローラ２０１のシリコーンゴム層２０３と弾接している。
【００２０】
定着装置２００においてヒータ１００は電極１２，１３に接触したりん青銅板等に銀メッキを施した弾性が付与された図示しないコネクタを通じて通電され、発熱した抵抗発熱体１６，１７のオーバーコート層２１上に設けられた定着フィルム２０４面とシリコーンゴム層２０３との間で、トナー像Ｔ１がまず定着フィルム２０４を介してヒータ１００により加熱溶融され、少なくともその表面部は融点を大きく上回り完全に軟化溶融する。この後、加圧ローラ２０１の用紙排出側では複写用紙Ｐがヒータ１００から離れ、トナー像Ｔ２は自然放熱して再び冷却固化し、定着フィルム２０４も複写用紙Ｐから離反される。
【００２１】
このように、トナー像Ｔ１は一旦完全に軟化溶融された後、加圧ローラ２０１の用紙排出側で再び冷却するので、トナー像Ｔ２の凝縮力は非常に大きくなっている。
【００２２】
この定着装置２００では、図１に示す抵抗発熱体１６，１７の特定箇所に異常があっても、配線パタン１５１〜１５５のそれぞれに接続された抵抗発熱体１６，１７の幅が大きいことから発熱への影響を極力抑えて均一な温度分布を得ることができる。これにより定着ムラや不良を改善することが可能となる。
【００２３】
次に、図５を参照して、この発明に係るヒータ、このヒータを用いた加熱装置を搭載した複写機を例とした、この発明の画像形成装置について説明する。図中、加熱装置２００の部分は、上記した説明と同じであり、同一部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２４】
図５において、３０１は複写機３００の筐体、３０２は筐体３０１の上面に設けられたガラス等の透明部材からなる原稿載置台で、矢印Ｙ方向に往復動作させて原稿Ｐ１を走査する。
【００２５】
筐体３０１内の上方向には光照射用のランプと反射鏡とからなる照明装置３０２が設けられており、この照明装置３０２により照射された原稿Ｐ１からの反射光源が短焦点小径結像素子アレイ３０３によって感光ドラム３０４上スリット露光される。なお、この感光ドラム３０４は矢印方向に回転する。
【００２６】
また、３０５は帯電器で、例えば酸化亜鉛感光層あるいは有機半導体感光層が被覆された感光ドラム３０４上に一様に帯電を行う。この帯電器３０５により帯電された感光ドラム３０４には、結像素子アレイ３０３によって画像露光が行われた静電画像が形成される。この静電画像は、現像器３０６による加熱で軟化溶融する樹脂等からなるトナーを用いて顕像化される。
【００２７】
カセット３０７内に収納されている複写用紙Ｐは、給送ローラ３０８と感光ドラム３０４上の画像と同期するタイミングをとって上下方向で圧接して回転される対の搬送ローラ３０９によって、感光ドラム３０４上に送り込まれる。そして、転写放電器３１０によって感光ドラム３０４上に形成されているトナー像は複写用紙Ｐ上に転写される。
【００２８】
この後、感光ドラム３０４上から離れた用紙Ｐは、搬送ガイド３１１によって加熱装置２００に導かれ加熱定着処理された後にトレイ３１２内に排出される。なお、トナー像を転写後、感光ドラム３０４上の残留トナーはクリーナ３１３によって除去される。
【００２９】
定着装置２００は複写用紙Ｐの移動方向と直交する方向に、この複写機３００が複写できる最大判用紙の幅（長さ）に合わせた有効長、すなわち最大判用紙の幅（長さ）より長い抵抗発熱体１６，１７を延在させてヒータ１００の加圧ローラ２０１が設けられている。
【００３０】
そして、ヒータ１００と加圧ローラ２０１との間を送られる用紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔ１は、抵抗発熱体１６，１７の熱を受け溶融して複写用紙Ｐ面上に文字、英数字、記号、図面等の複写像を現出させる。
【００３１】
このような、複写機３００は複写機等における定着ムラや不良を防止できることから、複写用紙の無駄の防止に寄与することが可能となる。
【００３２】
なお、この発明は上記した実施例に限定されるものではない。例えば、オーバーコート層材は相対する定着フィルムの材質やその他条件によって変える必要があるため特定はできないが、定着フィルムが樹脂の場合、オーバーコート層はガラス、定着フィルムが金属の場合オーバーコート層は樹脂を組み合わせるのが望ましい。この樹脂は一般的に摺動性に優れるとされる材料、ポリアミド(ＰＡ)、ポリアセタール(ＰＯＭ)、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)、およびポリフェニレンサルファイド、エラストマー系、ポリオレフィン系、フッ素等があり、基本的にはどれを使用しても良いが耐熱性から弾性に富むＰＩ(ポリイミド)、ＰＡＩ(ポリアミドイミド)等のイミド系が好ましいが、硬度が低すぎると樹脂被膜の方が削れてしまうため、３Ｈ以上の硬度は必要である。
【００３３】
ヒータの用途としては、複写機等の画像形成装置の定着用に用いたが、これに限らず、家庭用の電気製品、業務用や実験用の精密機器や化学反応用の機器等に装着して加熱や保温の熱源としても使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明のヒータに関する一実施例について説明するための正面図。
【図２】図１のｘ−ｘ’断面図。
【図３】図１に用いる温度調整について説明するための回路構成図。
【図４】この発明の加熱装置に関する一実施例について説明するための説明図。
【図５】この発明の画像形成装置に関する一実施例について説明するための説明図。
【符号の説明】
【００３５】
１１  絶縁基板
１２，１３  電極
１４，１５，１８，１９  配線パタン
１６，１７  抵抗発熱体
２０  結合部
２１  オーバーコート層
１００  ヒータ
２００  定着装置
２０４  定着フィルム
３００  複写機
【図１】
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【図２】
2006012443.tif 000004
【図３】
2006012443.tif 000005
【図４】
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【図５】
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